JP2017185850A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リダクション機構におけるプラネタリキャリアとトランスアクスルケースとの間の摩擦力を低減できる車両の制御装置を提供する。【解決手段】運転者による要求パワーが増加した際（ＳＴ１でＹＥＳ判定）、キャリア−ケース間の油膜厚さが所定値ｔ１未満で（ＳＴ２でＹＥＳ判定）、キャリア−ケース間の温度が所定値Ｔ１を超えている状況で（ＳＴ３でＹＥＳ判定）、第２モータジェネレータＭＧ２からのトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で反転した場合に（ＳＴ４でＹＥＳ判定）、トルクダウンガタ詰め制御を実行する（ＳＴ５）。このトルクダウンガタ詰め制御では、エンジンのトルクを低下させる。これにより、プラネタリキャリアに作用するスラスト力が低減し、プラネタリキャリアとトランスアクスルケースとの間の摩擦力を低減でき、摩擦熱の発生や摩耗の発生を抑制することができる。【選択図】図５

Description

本発明は車両の制御装置に係る。特に、本発明は、遊星歯車機構を有する動力伝達装置を搭載した車両に適用される制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されているハイブリッド車両用のトランスアクスル（動力伝達装置）は、主に発電機として機能する第１モータジェネレータ、主に電動機として機能する第２モータジェネレータ、動力分割機構（変速機）、リダクション機構（減速機）等を備えており、エンジンから入力されるトルク（動力）とモータジェネレータが出力するトルク（動力）との一方または両方を駆動輪に向けて伝達するようになっている。

また、前記動力分割機構およびリダクション機構は、それぞれ、はすば歯車で成るサンギヤ、リングギヤおよびピニオン等を有する遊星歯車機構で構成されている。例えば、動力分割機構は、第１モータジェネレータが連結されるサンギヤ、車両の出力軸側の回転体に連結されるリングギヤ、これらサンギヤおよびリングギヤに噛み合うピニオン、このピニオンを自転可能に支持すると共にエンジンからの動力が入力されるプラネタリキャリアを備えている。また、リダクション機構は、第２モータジェネレータが連結されるサンギヤ、前記動力分割機構のリングギヤに一体形成されたリングギヤ、これらサンギヤおよびリングギヤ（リダクション機構のリングギヤ）に噛み合うピニオン、このピニオンを自転可能に支持するプラネタリキャリアを備えている。また、このリダクション機構のプラネタリキャリアは、トランスアクスルケースに回り止めされた状態で支持されている。

このリダクション機構のプラネタリキャリアをトランスアクスルケースに回り止めした状態で支持する構成として具体的には、トランスアクスルケースに、プラネタリキャリアを嵌め込むための凹部を設けておき、この凹部の内周部に、その周方向に亘って複数の係合溝を形成しておく。一方、プラネタリキャリアの外周部に前記各係合溝の形成位置に対応する複数の外歯を形成しておく。そして、プラネタリキャリアの各外歯を、トランスアクスルケースの各係合溝にそれぞれ位置合わせした状態で、プラネタリキャリアをトランスアクスルケースの凹部に嵌め込む。これにより、各外歯がそれぞれ係合溝に挿入された状態となり、プラネタリキャリアが回り止めされた状態でトランスアクスルケースに支持される。なお、この場合、プラネタリキャリアの嵌め込み作業を容易にするために、プラネタリキャリアの外歯の前記周方向の幅寸法は、トランスアクスルケースの係合溝の周方向の幅寸法よりも僅かに短くなっている。つまり、プラネタリキャリアの外歯とトランスアクスルケースの係合溝の内壁との間にはガタ（隙間）が存在している。

特開２０１１−２５２５３０号公報 特開２００７−２３９９１０号公報

ところで、前記トランスアクスルにあっては、エンジンから動力分割機構にトルク（エンジントルク）が入力された状態では、この動力分割機構を構成する前記はすば歯車同士の噛み合いによってスラスト方向の分力が発生する。この場合、このスラスト方向の力（分力）は、動力分割機構からリダクション機構に伝達され、このリダクション機構においてプラネタリキャリアに対しその中心線に沿う方向の押圧力として作用する。これにより、プラネタリキャリアがトランスアクスルケースに押し付けられた（中心線に沿う方向に押し付けられた）状態となる。つまり、プラネタリキャリアがトランスアクスルケースの凹部の底面に押し付けられた状態となる。

一方、前記ハイブリッド車両にあっては、第１モータジェネレータが逆転力行状態となり且つ第２モータジェネレータが正回転負トルクとなる所謂動力循環モードとなる場合がある。例えば、運転者の加速要求が比較的高い高速走行状態等において、この動力循環モードとなる場合がある。

前述の如くプラネタリキャリアがトランスアクスルケースに押し付けられた状態で動力循環モードとなる場合に、第２モータジェネレータからのトルクの方向が正回転方向（力行状態でのトルクの方向）と負回転方向（回生状態でのトルクの方向）との間で反転すると、これに起因して、前記ガタ分だけ、プラネタリキャリアがトランスアクスルケースの凹部内で回動することになる。つまり、プラネタリキャリアがトランスアクスルケースの凹部の底面に押し付けられた状態のまま、プラネタリキャリアが凹部内で回動することになる。このような状況が繰り返されると、プラネタリキャリアとトランスアクスルケース（トランスアクスルケースの凹部の底面）との摺接箇所において摩擦熱が発生したり、この摺接箇所において摩耗（例えばトランスアクスルケースの摩耗）が発生したりするといった不具合を招く可能性がある。

なお、特許文献２には、遊星歯車機構を構成する各ギヤの歯先の向きを規定することでプラネタリキャリアの中心線に沿う方向のガタを詰めることが開示されているが、この場合にも、前述したようにプラネタリキャリアが回動する状況では、前記の不具合を招く可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前記リダクション機構におけるプラネタリキャリアとトランスアクスルケースとの間の摩擦力を低減できる車両の制御装置を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、原動機から受けた動力を車両出力軸に向けて伝達する変速機と、電動機からの動力を受けるサンギヤ、車両出力軸側の回転体に連結するリングギヤ、前記サンギヤおよび前記リングギヤに噛み合うピニオン、このピニオンを回転可能に支持すると共にケースに回転不能に支持されたプラネタリキャリアを備えた遊星歯車機構で成る減速機と、が動力伝達可能に連結されて成る動力伝達装置を搭載し、前記動力伝達装置を構成するギヤとして、前記原動機のトルク発生時に前記プラネタリキャリアに対してその中心線に沿う方向に作用する分力を生じさせるはすば歯車が備えられた車両に適用される制御装置を前提とする。この車両の制御装置に対し、前記原動機からの動力が前記車両出力軸に向けて伝達されている状態で、前記電動機のトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で切り替わる際、前記原動機のトルクを低下させるトルクダウン制御部を備えさせている。

この特定事項により、原動機からの動力が車両出力軸に向けて伝達されている状態では、はすば歯車同士の噛み合いによってスラスト方向の分力が発生しており、このスラスト方向の力（分力）は、変速機から減速機に伝達され、この減速機においてプラネタリキャリアに対しその中心線に沿う方向の押圧力として作用する。これにより、プラネタリキャリアがケースに押し付けられた（中心線に沿う方向で押し付けられた）状態となっている。この状態で、電動機のトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で切り替わった際には、プラネタリキャリアが、その中心線に沿う方向でケースに押し付けられた状態のままケースに対して相対的に回動してしまう虞がある。本解決手段では、このような状況において、トルクダウン制御部によって、原動機のトルクを低下させるようにしている。これにより、前記スラスト方向の力（プラネタリキャリアをケースに押し付けている力）が低下し、プラネタリキャリアがケースに対して相対的に回動したとしても、プラネタリキャリアとケースとの間の摩擦力を低減でき、摩擦熱の発生や摩耗の発生を抑制することができる。

本発明では、原動機からの動力が車両出力軸に向けて伝達されている状態で、電動機のトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で切り替わる際、原動機のトルクを低下させるようにしている。これにより、スラスト方向の力が低下し、プラネタリキャリアとケースとの間の摩擦力を低減でき、摩擦熱の発生や摩耗の発生を抑制することができる。

実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 リダクション機構におけるプラネタリキャリアの支持構造を示す図である。 トランスアクスルケースの凹部にプラネタリキャリアが嵌め込まれた状態を示す斜視図である。 トルクダウンガタ詰め制御の手順を示すフローチャート図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のハイブリッド車両に本発明を適用した場合について説明する。

図１は本実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。この図１に示すように、ハイブリッド車両ＨＶは、車両走行用の動力を発生するエンジン（内燃機関）１、主に発電機として機能する第１モータジェネレータＭＧ１、主に電動機として機能する第２モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構３、リダクション機構４、カウンタドライブギヤ５１、カウンタドリブンギヤ５２、ファイナルギヤ５３、デファレンシャル装置５４、左右のドライブシャフト６１，６１、左右の駆動輪（前輪）６，６、左右の従動輪（後輪：図示せず）、および、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００等を備えており、このＥＣＵ１００により実行されるプログラムによって本発明に係る車両の制御装置が実現される。

なお、ＥＣＵ１００は、例えば、ＨＶ（ハイブリッド）ＥＣＵ、エンジンＥＣＵ、バッテリＥＣＵ等によって構成されており、これらのＥＣＵが互いに通信可能に接続されている。

次に、エンジン１、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、動力分割機構３、リダクション機構４、および、ＥＣＵ１００等の各部について説明する。

−エンジン−
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置（原動機）であって、吸気通路１１に設けられたスロットルバルブ１３のスロットル開度、燃料噴射装置１５（図２参照）による燃料噴射量、および、点火装置１６（図２参照）の点火時期等の運転状態を制御できるように構成されている。

エンジン１には、出力軸であるクランクシャフト１０の回転角（クランク角）を検出するクランクポジションセンサ１０１が設けられている。このクランクポジションセンサ１０１の出力信号からエンジン回転数Ｎｅを算出することができる。また、エンジン１には排気通路１２が接続されており、燃焼後の排気ガスは排気通路１２を経て図示しない酸化触媒等の排気浄化装置による浄化が行われた後に大気中に放出される。

前記エンジン１のスロットルバルブ１３の制御には、例えば、エンジン回転数Ｎｅおよび運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）等のエンジン１の状態に応じた最適な吸入空気量（目標吸気量）が得られるようにスロットル開度を制御する周知の電子スロットル制御が採用されている。スロットルバルブ１３の開度はスロットル開度センサ１０３によって検出される。

そして、エンジン１からの動力は、クランクシャフト１０およびダンパ２を介してインプットシャフト２１に伝達される。ダンパ２は、例えばコイルスプリング式トランスアクスルダンパであってエンジン１のトルク変動を吸収する。

−モータジェネレータ−
図１に示すように、第１モータジェネレータＭＧ１は、インプットシャフト２１に対して相対回転可能に支持された永久磁石からなるロータＭＧ１Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ１Ｓとを備えた交流同期発電機であって、発電機として機能するとともに電動機としても機能する。また、第２モータジェネレータＭＧ２も同様に、インプットシャフト２１に対して相対回転可能に支持された永久磁石からなるロータＭＧ２Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ２Ｓとを備えた交流同期発電機であって、電動機として機能するとともに発電機としても機能する。

図２に示すように、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、それぞれインバータ２００を介してバッテリ（蓄電装置）３００に接続されている。インバータ２００はＥＣＵ１００によって制御され、そのインバータ２００の制御により各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生または力行（アシスト）が設定される。その際の回生電力はインバータ２００を介してバッテリ３００に充電される。また、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動用電力はバッテリ３００からインバータ２００を介して供給される。

−動力分割機構−
図１に示すように、動力分割機構３は、複数の歯車要素の中心で自転するはすば外歯歯車（ヘリカルギヤ）からなるサンギヤＳ３と、サンギヤＳ３に外接しながらその周囲を自転しつつ公転するはすば外歯歯車からなるピニオンＰ３と、ピニオンＰ３と噛み合うように中空環状に形成されたはすば内歯歯車のリングギヤＲ３と、ピニオンＰ３を支持するとともに、このピニオンＰ３の公転を通じて自転するプラネタリキャリアＣＡ３とを有する遊星歯車機構によって構成されている。

プラネタリキャリアＣＡ３はエンジン１側のインプットシャフト２１に一体回転可能に連結されている。サンギヤＳ３は、第１モータジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに一体回転可能に連結されている。リングギヤＲ３は、カウンタドライブギヤ５１、カウンタドリブンギヤ５２、ファイナルギヤ５３およびデファレンシャル装置５４を介してドライブシャフト６１，６１に連結されている。

そして、このような構成の動力分割機構３において、プラネタリキャリアＣＡ３に入力されるエンジン１のトルクに対して、第１モータジェネレータＭＧ１による反力トルクがサンギヤＳ３に入力されると、出力要素であるリングギヤＲ３には、エンジン１から入力されたトルクより大きいトルクが現れる。この場合、第１モータジェネレータＭＧ１は発電機として機能する。第１モータジェネレータＭＧ１が発電機として機能するときには、プラネタリキャリアＣＡ３から入力されるエンジン１の動力が、サンギヤＳ３側とリングギヤＲ３側とにそのギヤ比に応じて分配される。

一方、エンジン１の始動要求時にあっては、第１モータジェネレータＭＧ１が電動機（スタータモータ）として機能し、この第１モータジェネレータＭＧ１の動力がサンギヤＳ３およびプラネタリキャリアＣＡ３を介してクランクシャフト１０に与えられてエンジン１がクランキングされる。

また、車両の走行中にあっては、動力分割機構３において、リングギヤＲ３の回転数（回転速度）が一定であるときに、第１モータジェネレータＭＧ１の回転数を上下に変化させることにより、エンジン１の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。つまり、動力分割機構３が変速機として機能する。

このように、動力分割機構３は、エンジン１（本発明でいう原動機）から受けた動力をドライブシャフト６１，６１（本発明でいう車両出力軸）に向けて伝達する変速機として構成されている。

−リダクション機構−
リダクション機構４は、複数の歯車要素の中心で自転するはすば外歯歯車からなるサンギヤＳ４と、後述する支持構造によってトランスアクスルケース８（図３および図４を参照）に回り止めされた状態で支持されているプラネタリキャリアＣＡ４に回転可能に支持され且つサンギヤＳ４に外接しながら自転するはすば外歯歯車からなるピニオンＰ４と、ピニオンＰ４と噛み合うように中空環状に形成されたはすば内歯歯車からなるリングギヤＲ４とを有する遊星歯車機構によって構成されている。

このリダクション機構４のリングギヤＲ４と、前記動力分割機構３のリングギヤＲ３と、カウンタドライブギヤ５１とは互いに一体となっている。また、サンギヤＳ４は第２モータジェネレータＭＧ２のロータＭＧ２Ｒと一体回転可能に連結されている。

このリダクション機構４は、第２モータジェネレータＭＧ２からの出力（回転数）を適宜の減速比で減速する。そして、リダクション機構４を経た動力は、カウンタドライブギヤ５１、カウンタドリブンギヤ５２、ファイナルギヤ５３、デファレンシャル装置５４、および、ドライブシャフト６１，６１を介して左右の駆動輪６，６に伝達される。

このように、リダクション機構４は、第２モータジェネレータＭＧ２（本発明でいう電動機）からの動力を受けるサンギヤＳ４、カウンタドライブギヤ５１（本発明でいう車両出力軸側の回転体）に連結するリングギヤＲ４、サンギヤＳ４およびリングギヤＲ４に噛み合うピニオンＰ４、このピニオンＰ４を回転可能に支持すると共にトランスアクスルケース８に回転不能に支持されたプラネタリキャリアＣＡ４を備えた遊星歯車機構で成る減速機として構成されている。

これら動力分割機構３およびリダクション機構４によって本発明でいう動力伝達装置９が構成されている。

−リダクション機構のプラネタリキャリア支持構造−
次に、前記リダクション機構４におけるプラネタリキャリアＣＡ４の支持構造について説明する。

図３はプラネタリキャリアＣＡ４の支持構造を示す図であって、プラネタリキャリアＣＡ４の中心線に沿う方向から見た図である。また、図４はトランスアクスルケース８の凹部８１にプラネタリキャリアＣＡ４が嵌め込まれた状態を示す斜視図である。

これらの図に示すように、プラネタリキャリアＣＡ４は、キャリアプレート４１と、キャリアリテーナ４２と、各ピニオンＰ４を支持するピニオンシャフト４３とが一体的に組み付けられた構成になっている。

キャリアリテーナ４２は、環状板部４４の外縁部における複数箇所に、中心線に沿う方向に突出する仕切り凸部４５を設けた形状となっている。このキャリアリテーナ４２の仕切り凸部４５がキャリアプレート４１に接合されていることで、キャリアリテーナ４２の環状板部４４とキャリアプレート４１との間に各ピニオンＰ４を収容する空間が形成されている。この空間内に各ピニオンＰ４が収容され、前記キャリアリテーナ４２の環状板部４４とキャリアプレート４１との間に亘って配設された前記ピニオンシャフト４３によってピニオンＰ４が回転可能に支持されている。また、隣り合う仕切り凸部４５同士の間には開口部４６が設けられており、この開口部４６にピニオンＰ４が臨んでリングギヤＲ４に噛み合っている。

プラネタリキャリアＣＡ４をトランスアクスルケース８に回り止めした状態で支持する構成として具体的には、トランスアクスルケース８に、プラネタリキャリアＣＡ４を嵌め込むための凹部８１を設けておき、この凹部８１の内周部に、その周方向に亘って複数の係合溝８２，８２，…を形成しておく。一方、プラネタリキャリアＣＡ４のキャリアプレート４１の外周部に前記各係合溝８２，８２，…の形成位置に対応する複数の外歯４７，４７，…を形成しておく。そして、プラネタリキャリアＣＡ４の各外歯４７，４７，…を、トランスアクスルケース８の各係合溝８２，８２，…にそれぞれ位置合わせした状態で、プラネタリキャリアＣＡ４をトランスアクスルケース８の凹部８１に嵌め込む。これにより、各外歯４７，４７，…がそれぞれ係合溝８２，８２，…に挿入された状態となり、プラネタリキャリアＣＡ４が回り止めされた状態でトランスアクスルケース８に支持されている。

なお、プラネタリキャリアＣＡ４の嵌め込み作業を容易にするために、プラネタリキャリアＣＡ４の外歯４７の周方向の幅寸法は、トランスアクスルケース８の係合溝８２の周方向の幅寸法よりも僅かに短くなっている。つまり、プラネタリキャリアＣＡ４の外歯４７とトランスアクスルケース８の係合溝８２の内壁との間にはガタ（隙間）が存在している。即ち、ルーズフィット状態でプラネタリキャリアＣＡ４はトランスアクスルケース８の凹部８１に嵌め込まれている。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、前記したハイブリッドシステムの制御を行う電子制御装置であって、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびバックアップＲＡＭ等を備えている。

ＲＯＭには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはイグニッションのＯＦＦ時等において保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

図２に示すように、ＥＣＵ１００には、クランクポジションセンサ１０１、アクセルペダル７（図１参照）の開度を検出するアクセル開度センサ１０２、エンジン１のスロットルバルブ１３の開度を検出するスロットル開度センサ１０３、シフトレバー９０の操作位置を検出するシフトポジションセンサ１０４、トランスアクスルケース８内に貯留されているオイルの温度を検出する油温センサ１０５、ハイブリッドシステム（車両システム）の起動と停止とを切り替えるパワースイッチ１０６、車両の速度に応じた信号を出力する車速センサ１０７、ブレーキペダルに対する踏力（ブレーキ踏力）を検出するブレーキペダルセンサ１０８、バッテリ３００の充放電電流を検出する電流センサ１０９、および、バッテリ温度センサ１１０等が接続されている。さらに、ＥＣＵ１００には、エンジン冷却水温を検出する水温センサ、吸入空気量を検出するエアフロメータ等のエンジン１の運転状態を示すセンサ等が接続されており、これら各センサからの信号がＥＣＵ１００に入力される。

また、ＥＣＵ１００には、エンジン１のスロットルバルブ１３を開閉駆動するスロットルモータ１４、燃料噴射装置（インジェクタ）１５、および、点火装置（点火プラグおよびイグナイタ）１６等が接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン１のスロットルバルブ１３の開度制御（吸入空気量制御）、燃料噴射量制御（インジェクタの開閉制御）、点火時期制御（点火プラグの駆動制御）等を含むエンジン１の各種制御を実行する。

さらに、ＥＣＵ１００は、バッテリ３００を管理するために、前記電流センサ１０９にて検出された充放電電流の積算値や、バッテリ温度センサ１１０にて検出されたバッテリ温度等に基づいて、バッテリ３００の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）や、バッテリ３００の入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔ等を演算する。

また、ＥＣＵ１００には前記インバータ２００が接続されている。インバータ２００は、例えば、ＥＣＵ１００からの指令信号（例えば、第１モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値、第２モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値）に応じてバッテリ３００からの直流電流を、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する電流に変換する一方、エンジン１の動力により第１モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電流、および、回生ブレーキにより第２モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電流を、バッテリ３００に充電するための直流電流に変換する。また、インバータ２００は、第１モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電流を車両走行状態に応じて、第２モータジェネレータＭＧ２の駆動用電力として供給する。

−ハイブリッドシステムの制御−
このように構成されたハイブリッド車両ＨＶは、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて、駆動輪６，６に出力すべきトルク（要求トルク）を計算し、この要求トルクに対応する要求駆動力により走行するようにエンジン１とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とが運転制御される。

エンジン１およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転制御として、具体的には、燃料消費量の削減を図るために、要求トルクが比較的低い運転領域にあっては、第２モータジェネレータＭＧ２を利用して前記要求トルクが得られるようにする。一方、要求トルクが比較的高い運転領域にあっては、第２モータジェネレータＭＧ２を利用するとともに、エンジン１を駆動し、これら駆動源からの動力により、前記要求トルクが得られるようにする。

より具体的には、車両の発進時や低速走行時等であってエンジン１の運転効率が低い場合には、第２モータジェネレータＭＧ２のみにより走行（ＥＶ走行）を行う。また、車室内に配置された走行モード選択スイッチによって運転者がＥＶ走行モードを選択した場合にもＥＶ走行を行う。

一方、通常走行（ＨＶ走行またはエンジン走行）時には、例えば、動力分割機構３によりエンジン１の動力を２経路に分け、その一方の動力で駆動輪６，６の直接駆動（直達トルクによる駆動）を行い、他方の動力で第１モータジェネレータＭＧ１を駆動して発電を行う。このとき、第１モータジェネレータＭＧ１の駆動により発生する電力で第２モータジェネレータＭＧ２を駆動して駆動輪６，６の駆動補助を行う（電気パスによる駆動）。

このように、動力分割機構３が差動機構として機能し、その差動作用によりエンジン１からの動力の主部を駆動輪６，６に機械的に伝達し、そのエンジン１からの動力の残部を第１モータジェネレータＭＧ１から第２モータジェネレータＭＧ２への電気パスを用いて電気的に伝達することにより、電気的に変速比が変更される電気式無段変速機としての機能が発揮される。これにより、駆動輪６，６の回転数（回転速度）およびトルクに依存することなく、エンジン回転数およびエンジントルクを自由に操作することが可能となり、駆動輪６，６に要求される駆動力を得ながらも、燃料消費率が最適化されたエンジン１の運転状態を得ることが可能となる。

また、高速走行時には、さらにバッテリ３００からの電力を第２モータジェネレータＭＧ２に供給し、この第２モータジェネレータＭＧ２からのトルクを増大させて駆動輪６，６に対して駆動力の追加（駆動力アシスト；力行）を行う。

また、減速時には、第２モータジェネレータＭＧ２が発電機として機能して回生発電を行い、回収した電力をバッテリ３００に蓄える。なお、バッテリ３００の充電量（前記ＳＯＣ）が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１からの動力を増大させ、第１モータジェネレータＭＧ１による発電量を増やしてバッテリ３００に対する充電量を増加する。また、低速走行時においても必要に応じてエンジン１からの動力を増大させる制御を行う場合もある。例えば、前述のようにバッテリ３００の充電が必要な場合や、エアコンディショナ等の補機を駆動する場合や、エンジン１の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

また、本実施形態のハイブリッド車両ＨＶにおいては、車両の運転状態やバッテリ３００の状態によって、燃費を改善させるために、エンジン１を停止させる。そして、その後も、ハイブリッド車両ＨＶの運転状態やバッテリ３００の状態を検出して、エンジン１を再始動させる。このように、ハイブリッド車両ＨＶにおいては、エンジン１が間欠運転（エンジン停止と再始動とを繰り返す運転）される。

−トルクダウンガタ詰め制御−
ところで、前述したハイブリッド車両の動力伝達装置９にあっては、エンジン１から動力分割機構３にトルク（エンジントルク）が入力された状態では、この動力分割機構３を構成する各はすば歯車（サンギヤＳ３、ピニオンＰ３、リングギヤＲ３）同士の噛み合いによってスラスト方向の分力が発生する。この場合、このスラスト方向の力（分力）は、動力分割機構３からリダクション機構４に伝達され、このリダクション機構４においてプラネタリキャリアＣＡ４に対しその中心線に沿う方向の押圧力として作用する。これにより、プラネタリキャリアＣＡがトランスアクスルケース８に押し付けられた（中心線に沿う方向に押し付けられた）状態となる。つまり、プラネタリキャリアＣＡがトランスアクスルケース８の凹部８１の底面に押し付けられた状態となる。一方、前記ハイブリッド車両にあっては、第１モータジェネレータＭＧ１が逆転力行状態となり且つ第２モータジェネレータＭＧ２が正回転負トルクとなる所謂動力循環モードとなる場合がある。例えば、運転者の加速要求が比較的高い高速走行状態等において、この動力循環モードとなる場合がある。前述の如くプラネタリキャリアＣＡ４がトランスアクスルケース８に押し付けられた状態で動力循環モードとなる場合に、第２モータジェネレータＭＧ２からのトルクの方向が正回転方向（力行状態でのトルクの方向）と負回転方向（回生状態でのトルクの方向）との間で反転すると、これに起因して、前記ガタ分だけ、プラネタリキャリアＣＡがトランスアクスルケース８の凹部８１内で回動することになる。つまり、プラネタリキャリアＣＡがトランスアクスルケース８の凹部８１の底面に押し付けられた状態のまま、プラネタリキャリアＣＡが凹部８１内で回動することになる。このような状況が繰り返されると、プラネタリキャリアＣＡとトランスアクスルケース８の凹部８１の底面との摺接箇所において摩擦熱が発生したり、この摺接箇所において摩耗（例えばトランスアクスルケース８の摩耗）が発生したりするといった不具合を招く可能性がある。

本実施形態は、この点に鑑み、リダクション機構４におけるプラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８との間の摩擦力を低減できるようにしている。

具体的には、エンジン１からの動力がドライブシャフト６１に向けて伝達されている状態で、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で切り替わる際、エンジン１のトルクを低下させるようにしている。また、このエンジン１のトルクを低下させるのに伴い、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクを増大させ、前記エンジン１のトルク低下分に相当する駆動力を補うように第２モータジェネレータＭＧ２による駆動力アシストを行うようにしている。

この動作は、前記ＥＣＵ１００によって実行される。このため、ＥＣＵ１００において、この制御を実行する機能部分が本発明でいうトルクダウン制御部として構成されている。

以下、前記トルクダウンガタ詰め制御の手順について図５のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、エンジン１の始動後、所定時間毎に繰り返して実行される。

先ず、ステップＳＴ１において、運転者による要求パワーが増加したか否かを判定する。この判定は、前記動力循環モードに移行する可能性が高いか否かを判定するための動作であって、前記アクセル開度センサ１０２からの出力信号に基づいて行われる。つまり、アクセル開度センサ１０２からの出力信号に基づいて算出されるアクセルペダル７の開度が所定開度以上となった場合に、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定されることになる。

運転者による要求パワーが増加しておらず、ステップＳＴ１でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ７において、後述するトルクダウンガタ詰め制御を実行することなく（非実行とし）、そのままリターンされる。

一方、運転者による要求パワーが増加し、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８との間（キャリア−ケース間）の油膜厚さが所定値ｔ１未満となっているか否かを判定する。

この油膜厚さは、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８の凹部８１の底面との間の面圧、この両者間に存在するオイルの温度、プラネタリキャリアＣＡ４が前記ガタ分だけ回動する際における回動速度それぞれに相関がある。つまり、前記面圧が高いほど油膜厚さは小さくなり、前記オイルの温度が高いほどオイルの粘度が低くなるため油膜厚さは小さくなり、前記プラネタリキャリアＣＡ４の回動速度が高いほど油膜厚さは小さくなる。

前記面圧は、エンジン１からのトルク（エンジントルク）に基づいて算出することが可能である。これはエンジントルクと前記スラスト力とは比例関係にあるからである。このエンジントルクは、スロットル開度センサ１０３からの出力信号や燃料噴射装置１５への燃料噴射指令信号（燃料噴射時期および燃料噴射量を決定する信号）等に基づいてマップまたは演算式により求められる。また、前記オイルの温度は、前記油温センサ１０５からの出力信号に基づいて算出される。また、前記プラネタリキャリアＣＡ４の回動速度は、ＥＣＵ１００から出力される指令信号（第２モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値）に基づいてマップまたは演算式により求められる。

このようにして求められた前記面圧、前記オイルの温度、および、前記プラネタリキャリアＣＡ４の回動速度を変数とする所定の演算式によって、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８との間の油膜厚さを算出し、この算出した油膜厚さが所定値ｔ１未満となっているか否かをステップＳＴ２において判定する。なお、この油膜厚さの算出に当たっては、前記面圧、前記オイルの温度、および、前記プラネタリキャリアＣＡ４の回動速度をパラメータとして油膜厚さを抽出するようにした油膜厚さ算出マップ（前記ＲＯＭに記憶されたマップ）を利用するようにしてもよい。

前記油膜厚さが所定値ｔ１以上となっており、ステップＳＴ２でＮＯ判定された場合には、仮に、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８との間で摺接が生じたとしても（前記第２モータジェネレータＭＧ２からのトルクの方向が反転することでプラネタリキャリアＣＡがトランスアクスルケース８の凹部８１内で回動して、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８との間で摺接が生じたとしても）摩擦熱の発生や摩耗の発生は抑制されるとして、ステップＳＴ７において、後述するトルクダウンガタ詰め制御を実行することなく（非実行とし）、そのままリターンされる。

一方、前記油膜厚さが所定値ｔ１未満となっており、ステップＳＴ２でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ３に移り、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８との間（キャリア−ケース間）の温度が所定値Ｔ１を超えているか否かを判定する。

このキャリア−ケース間の温度は、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８との間に存在するオイルの粘度に相関がある。つまり、このキャリア−ケース間の温度が高いほどオイルの粘度は低く、前記油膜厚さは小さくなる。このキャリア−ケース間の温度は、第２モータジェネレータＭＧ２の温度またはこの第２モータジェネレータＭＧ２周辺のオイルの温度を図示しないセンサ（サーミスタ）によって検出することで推定される。

前記キャリア−ケース間の温度が所定値Ｔ１以下となっており、ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合には、仮に、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８との間で摺接が生じたとしてもオイルの粘度は十分に高く、摩擦熱の発生や摩耗の発生は抑制されるとして、ステップＳＴ７において、後述するトルクダウンガタ詰め制御を実行することなく（非実行とし）、そのままリターンされる。

一方、前記キャリア−ケース間の温度が所定値Ｔ１を超えており、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４に移り、第２モータジェネレータＭＧ２からのトルクの方向が正回転方向（力行状態でのトルクの方向）と負回転方向（回生状態でのトルクの方向）との間で反転したか否かを判定する。つまり、プラネタリキャリアＣＡがトランスアクスルケース８の凹部８１内で回動する状況となったか否かを判定する。

この判定は、ＥＣＵ１００から出力される指令信号（第２モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値）に基づいて行われる。

第２モータジェネレータＭＧ２からのトルクの方向が反転しておらず、ステップＳＴ４でＮＯ判定された場合には、プラネタリキャリアＣＡがトランスアクスルケース８の凹部８１内で回動する状況にはなっていない、つまり、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８とが摺接する状況にはないとして、ステップＳＴ７において、後述するトルクダウンガタ詰め制御を実行することなく（非実行とし）、そのままリターンされる。

一方、第２モータジェネレータＭＧ２からのトルクの方向が反転し、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ５に移り、トルクダウンガタ詰め制御を実行する。

このトルクダウンガタ詰め制御としては、前述したように、エンジン１のトルクを低下させると共に、前記ガタを詰めるように第２モータジェネレータＭＧ２のトルク（正回転方向のトルク）を制御するものである。具体的には、点火装置１６の点火時期を遅角側に移行させることでエンジン１のトルクを短時間のうちに低下させると共に、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクを増大させる。この場合の点火時期の遅角量は、プラネタリキャリアＣＡ４がトランスアクスルケース８に押し付けられた状態が解除される程度のスラスト方向の力が生じる値として実験またはシミュレーションによって決定される。また、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクの増大量としては、前記点火時期を遅角させたことによるエンジン１のトルクの低下量に相当する量に設定される。これにより、運転者の要求パワーを確保しながらも、プラネタリキャリアＣＡとトランスアクスルケース８の凹部８１の底面との間の摩擦力を低減することができる。また、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクによって前記ガタを詰めた状態（ガタ詰め状態）を維持できる。

そして、このトルクダウンガタ詰め制御では、前記第２モータジェネレータＭＧ２のトルクの制御（駆動力アシスト）を行った後、点火装置１６の点火時期を再び進角側に戻していき、エンジン１のトルクが運転者の要求パワーを満たす値となるように制御する。これに伴い、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクを低下させる。この場合の第２モータジェネレータＭＧ２のトルクとしては、前記ガタ詰め状態が維持されるトルクに設定される。

このステップＳＴ５における点火装置１６の点火時期を遅角側に移行させる動作が、本発明でいう「トルクダウン制御部による動作であって、原動機からの動力が車両出力軸に向けて伝達されている状態で、電動機のトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で切り替わる際、原動機のトルクを低下させる動作」に相当する。

このようなトルクダウンガタ詰め制御を実行した後、ステップＳＴ６に移り、この制御の解除条件が成立したか否かを判定する。この解除条件としては、運転者の要求パワーが減少したこと等が挙げられる。

トルクダウンガタ詰め制御の解除条件が成立した場合には、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ７において、トルクダウンガタ詰め制御を停止して（非実行として）リターンされる。つまり、前述した通常のハイブリッドシステムの制御に戻す。

一方、トルクダウンガタ詰め制御の解除条件が成立していない場合には、ステップＳＴ６でＮＯ判定され、そのままリターンされる。そして、次回のルーチンにあっては、依然として、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４の判定がそれぞれＹＥＳ判定される状況である場合には、前述したトルクダウンガタ詰め制御が実行され、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４の何れかでＮＯ判定されるか、または、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定されるまで、トルクダウンガタ詰め制御が実行されることになる。

以上説明したように、本実施形態では、エンジン１からの動力がドライブシャフト６１に向けて伝達されている状態で、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で切り替わる際、エンジン１のトルクを低下させることで、前記スラスト方向の分力を小さくすると共に、このトルク低下分の駆動力アシストが行われるように第２モータジェネレータＭＧ２のトルクを制御している。これにより、運転者の要求パワーを満たしながらも、プラネタリキャリアＣＡとトランスアクスルケース８との間の摩擦力を低減でき、摩擦熱の発生や摩耗の発生を抑制することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、前記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、前記実施形態のトルクダウンガタ詰め制御では、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクを正回転方向のトルクとすることで、プラネタリキャリアＣＡ４とトランスアクスルケース８の凹部８１の底面との間のガタを詰めるようにしていた。本発明はこれに限らず、第２モータジェネレータＭＧ２のトルクを負回転方向のトルクとすることで、前記ガタを詰めるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、第２モータジェネレータＭＧ２からのトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で反転する状況の一例として動力循環モードを挙げた。本発明はこれに限らず、動力循環モード以外の車両走行状態において、第２モータジェネレータＭＧ２からのトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で反転した場合に、前述したトルクダウンガタ詰め制御を実行するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、点火装置１６の点火時期を遅角側に移行させることでエンジン１のトルクを低下させるようにしていた。本発明はこれに限らず、燃料噴射量、燃料噴射時期およびスロットル開度のうちの一つまたは複数の制御によってエンジン１のトルクを低下させるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、ＦＦ方式のハイブリッド車両に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）方式のハイブリッド車両に対しても適用が可能である。

本発明は、ハイブリッド車両のリダクション機構におけるプラネタリキャリアとトランスアクスルケースとの間の摩擦力を低減する制御に適用可能である。

１ エンジン（原動機）
３ 動力分割機構（変速機）
４ リダクション機構（減速機）
５１ カウンタドライブギヤ（回転体）
６１ ドライブシャフト（車両出力軸）
８ トランスアクスルケース（ケース）
１００ ＥＣＵ
ＭＧ２ 第２モータジェネレータ（電動機）
Ｓ４ サンギヤ
Ｐ４ ピニオン
Ｒ４ リングギヤ
ＣＡ４ プラネタリキャリア

Claims (1)

1. 原動機から受けた動力を車両出力軸に向けて伝達する変速機と、電動機からの動力を受けるサンギヤ、車両出力軸側の回転体に連結するリングギヤ、前記サンギヤおよび前記リングギヤに噛み合うピニオン、このピニオンを回転可能に支持すると共にケースに回転不能に支持されたプラネタリキャリアを備えた遊星歯車機構で成る減速機と、が動力伝達可能に連結されて成る動力伝達装置を搭載し、前記動力伝達装置を構成するギヤとして、前記原動機のトルク発生時に前記プラネタリキャリアに対してその中心線に沿う方向に作用する分力を生じさせるはすば歯車が備えられた車両に適用される制御装置において、
   前記原動機からの動力が前記車両出力軸に向けて伝達されている状態で、前記電動機のトルクの方向が正回転方向と負回転方向との間で切り替わる際、前記原動機のトルクを低下させるトルクダウン制御部を備えていることを特徴とする車両の制御装置。

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